Δέκα παράγοντες που επηρεάζουν το κλίμα μας Understand article

Οι ανθρώπινες δραστηριότητες εξακολουθούν να επηρεάζουν το κλίμα μας παγκοσμίως, όμως ένας αριθμός άλλων αλληλένδετων  μηχανισμών παίζουν επίσης κάποιο ρόλο.

Δεν υπάρχει αμφιβολία πως το κλίμα της  Γης έχει αλλάξει κατά την πάροδο των γεωλογικών χρόνων – πριν ακόμα την έλευση του Homo sapiens. Κατά τη διάρκεια των 4,6 δισεκατομμυρίων χρόνων της ιστορίας της, η Γη έχει περάσει από διάφορες ακραίες συνθήκες, από περιόδους όπου ο πλανήτης ήταν σχεδόν πλήρως καλυμμένος με πάγο, σε περιόδους όπου ο Αρκτικός Ωκεανός έφτανε την ήπια θερμοκρασία των 23°C.

Αυτές οι κλιματικές αλλαγές είναι αποτέλεσμα πολλών αλληλένδετων  μηχανισμών, οι οποίοι ποικίλουν ως προς το εύρος της επίδρασής τους. Κατά τη διάρκεια όμως του περασμένου αιώνα, ένας παράγοντας συγκεκριμένα επίδρασε σημαντικά στο κλίμα μας: Η συντριπτική πλειοψηφία των περιβαλλοντικών επιστημόνων συμφωνεί πως η αύξηση της θερμοκρασίας του πλανήτη οφείλεται στις εκπομπές των αερίων θερμοκηπίου από ανθρώπινες δραστηριότητες.

Για να αποκαλυφθεί το πραγματικό εύρος της επίδρασής μας, οι επιστήμονες εξετάζουν την ποικιλία των αλληλένδετων διαδικασιών που προκαλούν κλιματική αλλαγή, από φυσικές και ανθρωπογενείς αιτίες, και στο παρελθόν και σήμερα. Εδώ, εξερευνούμε δέκα από αυτούς τους μηχανισμούς. Κάθε ένας ποικίλει ως προς το εύρος επίδρασης στο κλίμα της Γης, οπότε η σειρά με την οποία παρουσιάζονται δεν αντανακλά τη σημασία τους.
 

1. Δίχως τα αέρια του θερμοκηπίου, η Γη θα ήταν ένας παγωμένος πλανήτης

Στο φαινόμενο του θερμοκηπίου, αέρια της Γήινης ατμόσφαιρας (όπως διοξείδιο του άνθρακα, μεθάνιο και υποξείδιο του αζώτου) παγιδεύουν την υπέρυθρη ακτινοβολία της Γης, η οποία αλλιώς θα διέφευγε στο διάσημα. Εξ αιτίας αυτής της φυσικής διεργασίας, η επιφάνεια της Γης έχει μια μέση θερμοκρασία 15°C ^w1. Χωρίς αυτά τα αέρια ο πλανήτης μας θα ήταν παγωμένος στους -18°C, και η ζωή όπως την ξέρουμε δε θα ήταν δυνατή.

Αλλαγές στα επίπεδα των αερίων θερμοκηπίου μπορεί να έχουν σημαντική επίδραση στο παγκόσμιο κλίμα. Για παράδειγμα, στο γεωλογικό παρελθόν της Γης, ηφαιστειακές εκρήξεις ή συγκρούσεις με αστεροειδείς (δες παρακάτω) είχαν αυξήσει τα επίπεδα διοξειδίου του άνθρακα στην ατμόσφαιρα, οδηγώντας σε δραματικές εκτινάξεις της θερμοκρασίας. Στην πιο πρόσφατη ιστορία της Γης, ο άνθρωπος έχει μεγεθύνει αυτό το φυσικό φαινόμενο.

2. Οι άνθρωποι ενισχύουν το φυσικό φαινόμενο του θερμοκηπίου

Από τη Βιομηχανική Επανάσταση, οι ανθρώπινες δραστηριότητες έχουν αυξήσει τη συγκέντρωση των αερίων του θερμοκηπίου στην ατμόσφαιρα. Τα επίπεδα του διοξειδίου του άνθρακα έχουν αυξηθεί ως συνέπεια της αποψίλωσης των δασών και την καύση ορυκτών καυσίμων. Τα επίπεδα μεθανίου έχουν αυξηθεί ως αποτέλεσμα της εκτροφής ζώων και της καλλιέργειας ρυζιού.

Ως σήμερα, το ανθρωπογενές φαινόμενο του θερμοκηπίου έχει οδηγήσει σε αύξηση της θερμοκρασίας κατά περίπου 1,0°C πάνω από τα επίπεδα της προβιομηχανικής εποχής. Αν η υπερθέρμανση του πλανήτη συνεχιστεί με αυτούς τους ρυθμούς, θα μπορούσε να οδηγήσει σε αύξηση της θερμοκρασίας κατά 3–4°C μέχρι το τέλος αυτού του αιώνα. Οι επιστήμονες τώρα τονίζουν ότι αυτή η θέρμανση πρέπει να περιοριστεί στους 1,5°C – μια επιπλέον αύξηση όχι μεγαλύτερη από 0,5°C από τα σημερινά επίπεδα^w2. Για να το καταφέρουμε αυτό, πρέπει να μειώσουμε δραστικά τις εκπομπές αερίων του θερμοκηπίου. Από τη θετική πλευρά, όμως, το ανθρωπογενές φαινόμενο του θερμοκηπίου είναι ένας μηχανισμός που έχουμε τη δυνατότητα να αλλάξουμε.
 

3. Ο σχηματισμός παγοκαλύμματος έχει συνδεθεί με την τροχιά της Γης

Επί του παρόντος διανύουμε την Ύστερη Καινοζωική Παγετώδη Περίοδο, η οποία ξεκίνησε 34 εκατομμύρια χρόνια πριν. Η τελευταία περίοδος αυτής της παγετώδη περιόδου είναι η Τεταρτογενής περίοδος, κατά τη διάρκεια της οποίας η Γη έχει περάσει από παγετώδεις και μεσοπαγετώδεις καταστάσεις, όπου το ηπειρωτικό παγοκάλυμμα αναπτυσσόταν ή υποχωρούσε.

Αυτές οι παγετώδεις και μεσοπαγετώδεις καταστάσεις πιστεύεται ότι προκαλούνται από διακυμάνσεις στην τροχιά της Γης, γνωστές ως κύκλοι του Milankovitch ^w3. Αυτοί οι κύκλοι προκύπτουν από τρεις παραμέτρους που σχετίζονται με την κίνηση της Γης: την εκκεντρότητά της, τη λόξωση της εκλειπτικής και τη μετάπτωση των ισημεριών. Αντίστοιχα αυτοί οι όροι περιγράφουν το σχήμα της τροχιάς της Γης (το αν είναι περισσότερο κυκλική ή ελλειπτική), την κλίση του άξονα της Γης σε σχέση με την τροχιά της, και τη μεταβολή στην κατεύθυνση του γήινου άξονα της περιστροφής.

Για παράδειγμα, προς το παρόν ο άξονας της Γης σχηματίζει γωνία 23,5° με την κάθετο στο επίπεδο της τροχιάς της, όμως αυτή η κλίση του άξονα κυμαίνεται ανάμεσα σε 22° και 25° σε μια περίοδο 41000 χρόνων. Αυτή η μεταβολή επηρεάζει την ποσότητα ηλιακής ακτινοβολίας που φτάνει σε διαφορετικές περιοχές της Γης και ως εκ τούτου το σχηματισμό παγοκαλύμματος.
 

4. Χαμηλή ηλιακή δραστηριότητα συμπίπτει με παγετώδεις περιόδους

Η ισχύς του ήλιου ποικίλει κατά τη διάρκεια του 11-χρονου κύκλου της ηλιακής δραστηριότητας. Σε ένα ηλιακό μέγιστο – όταν η ηλιακή δραστηριότητα είναι μέγιστη – μεγάλος αριθμός ηλιακών κηλίδων (σκοτεινότερα σημεία) και πυρσοί (ανοιχτότερα σημεία) εμφανίζονται στην επιφάνεια του ήλιου.  Το καθαρό αποτέλεσμα είναι μια αύξηση στην ηλιακή ακτινοβολία, η οποία συμβάλλει σε θερμότερα κλίματα. Σε ένα ηλιακό ελάχιστο – η περίοδος ελάχιστης ηλιακής δραστηριότητας – συμβαίνει το αντίθετο^w4.

Ένα αξιοσημείωτο παράδειγμα είναι το ελάχιστο Maunder, το οποίο περιγράφει την περίοδο σπανιότητας ηλιακών κηλίδων μεταξύ 1645 και 1715. Αυτό το ηλιακό ελάχιστο συνέπεσε με το μέσο της “Μικρής Παγετώδους Περιόδου” – όχι στην πραγματικότητα μιας παγετώδους περιόδου, αλλά μιας περιόδου όπου Ευρώπη και Βόρεια Αμερική υπέφεραν από δριμύ ψύχος, και “πανηγύρια στο πάγο” πραγματοποιούνταν στον παγωμένο ποταμό Τάμεση του Λονδίνου, στο Η.Β.

5. Η αύξηση του οξυγόνου προκάλεσε ένα γεγονός ψύξης

Κάπου 2.5 δισεκατομμύρια χρόνια πριν, δεν υπήρχε καθόλου οξυγόνο στην ατμόσφαιρα της Γης. Παρόλο που ο Ήλιος ήταν λιγότερο λαμπρός τότε, ο πλανήτης μας ήταν κατοικήσιμος, εν μέρει επειδή η ατμοσφαιρική συγκέντρωση του μεθανίου ήταν 1000 φορές μεγαλύτερη από ότι τώρα. Όλα αυτά όμως άλλαξαν με το Γεγονός της Μεγάλης Οξυγόνωσης, το οποίο πυροδοτήθηκε από την παρουσία της μπλε-πράσινης άλγης^w5. Αυτοί οι μικροσκοπικοί οργανισμοί είχαν εξελιχθεί ώστε να πραγματοποιούν φωτοσύνθεση, και παρήγαγαν το οξυγόνο ως παραπροϊόν.

Αυτό το ανεπιθύμητο οξυγόνο θεωρείται πως αντέδρασε με το μεθάνιο της ατμόσφαιρας για να παράγει διοξείδιο του άνθρακα και νερό. Το διοξείδιο του άνθρακα είναι 62 φορές λιγότερο αποτελεσματικό στην θέρμανση του πλανήτη σε σχέση με το μεθάνιο, έτσι η αντικατάσταση του μεθανίου με διοξείδιο του άνθρακα οδήγησε σε μία δραματική μείωση της θερμοκρασίας βυθίζοντας τη Γη στην πρώτη της εποχή των παγετώνων – τη Χουρονιανή παγετωνική περίοδο.

6. Η θέρμανση μπορεί να διαταράξει τα ωκεάνια ρεύματα

Τα ωκεάνια ρεύματα και τα αιολικά συστήματα αποτελούν σημαντικά στοιχεία του κλιματικού συστήματος. Ως αποτέλεσμα της διαφορετικής θέρμανσης, όπου ο ισημερινός είναι θερμότερος από τους πόλους της Γης, τα ρεύματα μεταφοράς στους ωκεανούς και στην ατμόσφαιρα μετακινούν τη θερμική ενέργεια προς τους πόλους. Αυτή είναι η κινητήρια δύναμη της ατμοσφαιρικής κυκλοφορίας και της θερμοαλατικής κυκλοφορίας στους ωκεανούς.

Η θερμοαλατική κυκλοφορία (ή ο μεταφορέας του ωκεανού, όπως είναι πολλές φορές γνωστή) οφείλεται στις διαφορές στη θερμοκρασία και την αλατότητα του νερού^w6. Φέρνει ζεστά επιφανειακά νερά από τις τροπικές περιοχές στον Βόρειο Ατλαντικό, που στη συνέχεια θερμαίνει μέρη της Ευρώπης. Υπάρχει μια ανησυχία ότι η υπερθέρμανση του πλανήτη θα προκαλέσει την τήξη των στρωμάτων πάγου στη Γροιλανδία, αραιώνοντας την αλατότητα του Βορείου Ατλαντικού και μειώνοντας την πυκνότητα των υδάτων του. Εάν το νερό δεν είναι πλέον αρκετά πυκνό ώστε να βυθιστεί, η θερμοαλατική κυκλοφορία θα διακοπεί.

7. Συγκρούσεις με αστεροειδείς προκάλεσαν κλιματικές καταστροφές

Περίπου 66 εκατομμύρια χρόνια πριν, ο αστεροειδής Chicxulub, με 10 χιλιόμετρα διάμετρο, συγκρούστηκε με τη γη, οδηγώντας στην εξαφάνιση των δεινοσαύρων^w7. Το χτύπημα έστειλε σκόνη στη στρατόσφαιρα, η οποία πιστεύεται ότι μπλόκαρε το 50% της ηλιακής ακτινοβολίας που έφτανε στη Γη. Αυτό θα είχε μειώσει την φωτοσύνθεση και θα είχε οδηγήσει στην κατάρρευση των τροφικών αλυσίδων. Θα είχε επίσης οδηγήσει σε δραματική μείωση των θερμοκρασιών παγκοσμίως, βυθίζοντας τη Γη σε έναν “συγκρουσιακό χειμώνα (impact winter)” ο οποίος θα διαρκούσε για μια δεκαετία.

Μόλις όμως η σκόνη κατακάθισε, πιστεύεται πως η Γη πέρασε γρήγορα σε μια περίοδο παγκόσμιας υπερθέρμανσης. Αυτό ήταν αποτέλεσμα της απελευθέρωσης τεραστίων ποσοτήτων διοξειδίου του άνθρακα από την σύγκρουση καθαυτή (πιστεύεται πως ο αστεροειδής διέσπασε ανθρακικά πετρώματα) και από τις επακόλουθες ανεξέλεγκτες πυρκαγιές που απλώθηκαν σε όλη τη Γη.

Άλλες σημαντικές μαζικές εξαφανίσεις (όπως τα γεγονότα εξαφάνισης του Πέρμιου-Τριασικού και Τριασικού-Ιουρασικού) θεωρείται ότι προκλήθηκαν από γεγονότα σύγκρουσης, παρόλο που δεν έχουν βρεθεί κρατήρες.

8. Οι τεκτονικές πλάκες μπορούν να θερμάνουν ή να ψύξουν τον πλανήτη

Η οροσειρά των Ιμαλαΐων – που σχηματίστηκε ως αποτέλεσμα της σύγκρουσης μεταξύ των τεκτονικών πλακών της Ινδίας και της Ευρασίας – αποτελεί άριστο παράδειγμα του πως οι τεκτονικές πλάκες μπορούν να έχουν επίπτωση στο κλίμα. Τα τελευταία 50 εκατομμύρια χρόνια, η αργή άνοδος των Ιμαλαΐων έχει εκθέσει νέα πετρώματα στην χημική διάβρωση. Σε αυτή την διαδικασία, διοξείδιο του άνθρακα από την ατμόσφαιρα δεσμεύεται από ορισμένα μέταλλα στο πέτρωμα, ελαττώνοντας την ποσότητα του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα και  ψύχοντας έτσι τον πλανήτη.

Η κίνηση των τεκτονικών πλακών μπορεί επίσης να έχει σημαντική επίδραση στα ωκεάνια ρεύματα. Για παράδειγμα ,  η δημιουργία τόσο της Πύλης της Τασμανίας (Tasmanian Gateway) όσο και του Περάσματος Ντρέικ (Drake Passage) – όταν οι ήπειροι της Αυστραλασίας και της Νότιας Αμερικής αποσπάστηκαν από την Ανταρκτική – οδήγησε στο σχηματισμό του κυκλικού ρεύματος της Ανταρκτικής πριν από 30 εκατομμύρια χρόνια. Το ρεύμα έφερε ψυχρό βαθύ νερό της Ανταρκτικής στην επιφάνεια. Αυτή η τεκτονική δραστηριότητα – συνδυασμένη  με το θάψιμο του ατμοσφαιρικού διοξειδίου του άνθρακα από τον σχηματισμό των Ιμαλαΐων – πιστεύεται ότι πυροδότησε την Ύστερη Καινοζωική Εποχή των Παγετώνων. Οι επιστήμονες μπορούν να προβλέψουν που θα μετακινηθούν οι πλάκες τα επόμενα 250 εκατομμύρια χρόνια^w8.

9. Οι ηφαιστειακές εκρήξεις έχουν ανάμεικτα αποτελέσματα

Ένα άλλο αποτέλεσμα τις τεκτονικής πλακών είναι οι ηφαιστειακές εκρήξεις, οι οποίες μπορούν να επιδράσουν στο κλίμα της Γης για περιόδους που μπορούν να κυμαίνονται από μέρες έως και δεκαετίες.  Οι τεράστιες ποσότητες διοξειδίου του άνθρακα που εκλύουν τα ηφαίστεια μπορούν να θερμάνουν τον πλανήτη μακροπρόθεσμα, όμως η σκόνη και το διοξείδιο του θείου που εκτοξεύουν στην ατμόσφαιρα μπορούν να μπλοκάρουν την εισερχόμενη ηλιακή ακτινοβολία, οδηγώντας σε παγκόσμια πτώση θερμοκρασίας βραχυπρόθεσμα^w9.

Η έκρηξη του ηφαιστείου Πινατούμπο στις Φιλιππίνες το 1991, ελευθέρωσε 17 εκατομμύρια τόνους διοξειδίου του θείου στην στρατόσφαιρα. Αυτό οδήγησε στο σχηματισμό μιας ομίχλης σταγονιδίων θειικού οξέος τα οποία μπλόκαραν την ηλιακή ακτινοβολία και μείωσαν την παγκόσμια θερμοκρασία περίπου κατά 0,4°C για δύο χρόνια.

10. Η νεφοκάλυψη περιπλέκει την κλιματική αλλαγή

Τα σύννεφα έχουν σημαντικές επιπτώσεις στο κλίμα της Γης. Χαμηλά και πυκνά σύννεφα ψυχραίνουν την επιφάνεια της γης, ενώ τα ψηλά και αραιά ζεσταίνουν το κλίμα. Ρόλο κλειδί για το σχηματισμό νεφών είναι τα αερολύματα – μικροσκοπικά σωματίδια τα οποία αιωρούνται στην ατμόσφαιρα. Λειτουργούν ως μικροσκοπικοί “σπόροι” πάνω στους οποίους συμπυκνώνονται οι υδρατμοί^w10. Τα αερολύματα είναι πολύ περισσότερο από αυτό που συναντάμε σε ένα σπρέι μαλλιών. Μπορεί να είναι φυσικά (όπως σκόνη ή θαλασσινό αλάτι) ή ανθρωπογενή (όπως ρύποι ή καπνός). Μια αύξηση στα ανθρωπογενή αερολύματα θα μπορούσε επομένως να οδηγήσει σε σχηματισμό περισσότερων νεφών, τα οποία (αναλόγως του ύψους των νεφών) θα μπορούσαν δυνητικά να αντισταθμίσουν την πλήρη έκταση του φαινομένου της κλιματικής αλλαγής.

Το πείραμα CLOUD στο CERN εμπλουτίζει τις γνώσεις μας για τα αερολύματα και τα νέφη και εξετάζει την πιθανή επιρροή των κοσμικών ακτινών στο σχηματισμό των νεφών^w11. Οι ακτίνες αυτές αποτελούνται από υποατομικά σωματίδια τα οποία προέρχονται από σουπερνόβα εκτός του ηλιακού μας συστήματος και πιστεύεται ότι επηρεάζουν την κάλυψη από νέφη μέσω του σχηματισμού νέων αερολυμάτων.

Ευχαριστίες

Ο συγγραφέας και οι εκδότες θα θέλανε να ευχαριστήσουν τον Dr Anwar Khan από την ερευνητική ομάδα χημείας της ατμόσφαιρας του πανεπιστημίου του Bristol, UK, για χρήσιμη συνεισφορά του στο άρθρο.

Download

Download this article as a PDF